JP7193353B2 - 空間光変調素子の検査装置及び検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、空間光変調素子の照度ムラを検査する空間光変調素子の検査装置及び検査方法に関する。

空間光変調素子（Spatial Light Modulator：ＳＬＭ）の一種であるデジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micromirror Device：ＤＭＤ）は、一辺が十数μｍのマイクロミラーを二百万個以上アレイ状に並べ、下部に設けた電極を駆動することにより、各マイクロミラーの傾きを個別にＯＮ状態（＋約１２度）とＯＦＦ状態（－約１２度）のいずれかに切り替え、内部光源からの光をＯＮ状態のマイクロミラーで反射させて所望の出力画像を形成するもので、解像度が高いため、微細なパターンの形成が可能である。

そのため、ＤＭＤは、近年、画像形成素子として普及してきている。その一例として、ＤＭＤを露光エンジンとする露光装置がフォトリソグラフィーの分野で既に実用化されている。この種の露光装置は、半導体素子、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル等の回路パターンをフォトマスクを用いることなくフォトレジストに直接露光して形成することができるため、マスクレス露光装置と呼ばれる。また、フォトマスクの製造工程において、パターンの焼き付けを露光装置で行うことも行われている。

反面、ＤＭＤは、照度ムラが生じやすいといわれている。これは、上述のとおり、マイクロミラーは一辺が十数μｍの極小構造であるため、マイクロミラーごとに信号応答性や機械的精度のバラツキが生じやすく、その結果、マイクロミラーごとに反射特性のバラツキが生じやすいからである。そして、照度ムラが生じると、照度が強くなるところでは、パターン幅が大きくなり（図２０（ｂ）参照）、他方、照度が弱くなるところでは、パターン幅が小さくなり（図２０（ｃ）参照）、パターンに歪みやムラが生じる（図２１（ａ）参照）。この照度ムラは、極めて微小なレベルであるため、精度がそれほど要求されない場合は問題とならないが、ミクロン単位の高精度なパターン形成が要求されるフォトリソグラフィーにおいては無視できない問題となる。

そのため、照度ムラが問題となる場合は、照度ムラの有無及び程度を検査し、必要に応じて照度ムラをデジタル的に補正する必要がある。照度ムラの検査方法の一つは、図２１（ａ）に示すように実際に検査用パターンの露光像を作成し、この露光像のパターン幅を線幅測定器等を用いて所定間隔ごとに測定し、このパターン幅の誤差を照度ムラとする方法である。しかし、この方法は、一次元的な検査であり、かつ、ＤＭＤ全面の均等な検査ではないため、適切な検査方法とはいえない。

二次元的な検査であり、かつ、ＤＭＤ全面の均等な検査ということであれば、図２１（ｂ）に示すようなドットが画素一つおきに形成されたチェック柄（市松模様）の検査用パターンの露光像を作成し、ドットごとに上下及び左右の二箇所の幅を測定し、これらの幅の誤差を照度ムラとする検査方法が考えられる。しかし、このような微小なドットの幅を測定する線幅測定器は存在しないであろうし、また、仮に存在するとしても、非常に高価であろう。しかも、ＤＭＤの画素数（二百万個以上）の半分の数にもなる各ドットに対し、二箇所の幅の測定を行わなければならず、また、これに伴い、検査装置の演算処理量も過大となるため、検査に多大な時間がかかることが懸念される。

特許文献１に記載された検査方法は、二次元移動可能なステージ上に照度センサを配置し、ステージを二次元移動して照度センサでＤＭＤの露光像における照度分布を検出する方法であり、その検出結果に基づいてＤＭＤの各マイクロミラーの向きを適宜制御することによって、ＤＭＤの照度分布を均一に補正することができるとされている。しかし、特許文献１に記載された検査方法は、どのようにして照度センサが照度分布を検出するかは不明である。

特開平８－３１３８４２号公報

そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、ＤＭＤに限らず照度ムラの問題を抱える空間光変調素子全般に対し、照度ムラを高い精度で効果的に検査することができる空間光変調素子の検査装置及び検査方法を提供することを課題とする。

本発明に係る空間光変調素子の検査装置は、
各単位画素ブロックのＯＮ画素の画素数とＯＦＦ画素の画素数の比率が一定である検査用信号を空間光変調素子に入力して得られる検査用露光像を記憶する記憶部と、
検査用露光像を単位画素ブロックに対応した露光領域以上の大きさの複数の単位セルに区分し、単位セルごとに二値の面積率を測定する測定部と、
単位セルごとに二値の面積率又は二値の面積率と相関性を有する所定の物理値を所定の基準値と比較する演算部とを備える
装置である。

また、本発明に係る空間光変調素子の検査方法は、
各単位画素ブロックのＯＮ画素の画素数とＯＦＦ画素の画素数の比率が一定である検査用信号を空間光変調素子に入力して得られる検査用露光像を用意し、
検査用露光像を単位画素ブロックに対応した露光領域以上の大きさの複数の単位セルに区分し、単位セルごとに二値の面積率を測定し、
単位セルごとに二値の面積率又は二値の面積率と相関性を有する所定の物理値を所定の基準値と比較し、
比較結果に基づいて空間光変調素子の照度ムラの有無を判断する
方法である。

これらの発明によれば、各単位セルの二値の面積率又は所定の物理値が同じ又は所定の許容範囲内にある場合は、空間光変更素子に照度ムラが生じていないと判断できる。他方、一部の単位セルの二値の面積率又は所定の物理値が所定の許容範囲から外れている場合は、空間光変調素子（の一部の領域）に照度ムラが生じていると判断できるか、空間光変調素子（の一部の領域）に照度ムラが生じている可能性を疑うことができる。このように、単位セルごとに二値の面積率又は所定の物理値を所定の基準値と比較した結果に基づいて空間光変調素子の照度ムラの有無を判断することができる。しかも、単位セルごとに二値の面積率を測定すればよいので、上記背景技術欄で説明した、ドットごとに上下及び左右の二箇所の幅を測定する検査方法に比べて、検査時間を大幅に短縮することができる。

ここで、本発明に係る空間光変調素子の検査装置の一態様として、
演算部は、単位セルごとに二値の面積率又は所定の物理値が一定になるようにするための空間光変調素子の出力補正データを比較結果に基づいて作成する
との構成を採用することができる。

また、本発明に係る空間光変調素子の検査装置の他態様として、
記憶部は、二値の面積率と空間光変調素子の照度との相関性を示す検量線データを記憶しており、
演算部は、単位セルごとに検量線を用いて照度を参照し、照度を所定の基準値と比較する
との構成を採用することができる。

また、本発明に係る空間光変調素子の検査装置の別の態様として、
空間光変調素子は、光源から照射された光を反射して出力するデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）である
との構成を採用することができる。

また、別の本発明に係る空間光変調素子の検査方法は、
各単位画素ブロックのＯＮ画素の画素数とＯＦＦ画素の画素数の比率が一定である検査用信号を空間光変調素子に入力して得られる検査用露光像を用意し、
検査用露光像を単位画素ブロックに対応した露光領域以上の大きさの複数の第１単位セルに区分し、第１単位セルごとに二値の面積率を測定し、
第１単位セルごとに二値の面積率又は二値の面積率と相関性を有する所定の物理値を所定の基準値と比較し、
比較結果に基づいて空間光変調素子の照度ムラの有無を判断し、
空間光変調素子の一部の領域に照度ムラが生じていると認められる場合あるいは空間光変調素子の一部の領域に照度ムラが生じている可能性が疑われる場合、空間光変調素子の一部の領域に対応した検査用露光像の該当領域を第１単位セルよりも小さい大きさの複数の第２単位セルに区分し、第２単位セルごとに二値の面積率を測定し、
第２単位セルごとに二値の面積率又は二値の面積率と相関性を有する所定の物理値を所定の基準値と比較し、
比較結果に基づいて空間光変調素子の一部の領域の照度ムラの有無を判断する
方法である。

かかる発明によれば、空間光変調素子全面を第１単位セルという大きな網で検査し、陰性であるあるいは陰性が疑われる場合は、該当領域を第２単位セルという細かい網で検査する。これにより、空間光変調素子全面を初めから細かい網で検査する場合に比べて、検査時間を大幅に短縮することができる。

以上の如く、本発明に係る空間光変調素子の検査装置及び検査方法によれば、空間光変調素子全面の均等な検査でありながら、検査時間が短くて済むため、空間光変調素子の照度ムラを高い精度で効果的に検査することができる。

図１は、デジタル露光装置に適用される第１実施形態に係る検査装置の概念図である。 図２は、同検査装置のブロック図である。 図３は、同検査装置による第１実施形態に係る検査方法の検量線作成工程のフローチャートである。 図４は、同検査方法の検査工程のフローチャートである。 図５（ａ）は、同検査方法の検量線作成工程において用いられる第１基準像の一部拡大図であり、図５（ｂ）は、同検査方法の検量線作成工程において用いられる第２基準像の一部拡大図である。 図６（ａ）は、同検査方法の検量線作成工程において作成された面積率－照度の検量線図であり、図６（ｂ）は、同検量線から照度を求める手順の説明図である。 図７（ａ）は、同検査方法の検査工程において検査用信号が入力されたＤＭＤの一部拡大斜視図であり、図７（ｂ）は、同検査用信号に基づき露光された検査用露光像の一部拡大図である。 図８（ａ）ないし（ｄ）は、同検査方法の検査工程における単位セル面積率測定手順の説明図である。 図９は、同検査工程において作成された照度テーブル及び照度マスキングデータ構造である。 図１０は、同デジタル露光装置に適用される第２実施形態に係る検査装置の概念図である。 図１１は、同検査装置のブロック図である。 図１２は、同検査装置による第２実施形態に係る検査方法の検量線作成工程のフローチャートである。 図１３は、同検査方法の検査工程のフローチャートである。 図１４（ａ）は、同検査方法の検量線作成工程において用いられる第１基準像の一部拡大図であり、図１４（ｂ）は、同検査方法の検量線作成工程において用いられる第２基準像の一部拡大図である。 図１５（ａ）は、同検査方法の検量線作成工程において作成された面積率－照度の検量線図であり、図１５（ｂ）は、同検量線から照度を求める手順の説明図である。 図１６（ａ）は、同検査方法の検査工程において検査用信号が入力されたＤＭＤの一部拡大斜視図であり、図１６（ｂ）は、同ＤＭＤの出力信号の一部拡大図であり、図１６（ｃ）は、同検査用信号に基づき露光された検査用露光像の一部拡大図である。 図１７（ａ）ないし（ｄ）は、それぞれ他実施形態に係る検査方法の検査工程における単位セル面積率測定手順の説明図である。 図１８は、別の実施形態に係る検査方法の検査工程のフローチャートである。 図１９は、さらに別の実施形態に係る検査方法の検査工程において作成された面積率テーブル及び照度マスキングデータ構造である。 図２０（ａ）ないし（ｃ）は、照度ムラによりパターンに歪みが生じることの説明図である。 図２１（ａ）は、パターンに歪みが生じた露光像の一部拡大図であり、図２１（ｂ）は、歪み測定用の露光像の一部拡大図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る空間光変調素子の検査装置及び検査方法の第１実施形態について、図１ないし図９を参酌して説明する。

図１及び図２に示す如く、本実施形態に係る検査装置１は、主デバイス１０と、撮像デバイス２０とを備え、主としてデジタル露光装置４に適用される。デジタル露光装置４について簡単に説明すると、デジタル露光装置４は、光源４０と、光源４０から照射された光を反射して出力画像を形成するＤＭＤ４１と、ＤＭＤ４１の出力画像（反射光）が投射されるｘｙステージ４２とを備える。

主デバイス１０は、例えばパーソナルコンピュータ等のコンピュータを用いて構成され、演算部１２を含む制御部１１と、後述する画像解析ソフト等の各種ソフトウェアや後述する検査用露光像、基準像等のイメージデータを含む各種データを記憶する記憶部１３と、Ｉ／Ｆ（インターフェイス）部１４，１５と、Ｉ／Ｆ部１５を介して接続されるモニタ等の画像表示部１６及びマウス等のＰＤ（ポインティングデバイス）１７とを備える。

撮像デバイス２０は、デジタル露光装置４のｘｙステージ４２に載置し、ＤＭＤ４１から出力される出力画像を露光像として撮像するものであり、ＣＰＵを備えて構成される制御部２１と、例えばＣＣＤイメージセンサからなる撮像部２２と、撮像した露光像等を記憶する記憶部２３と、Ｉ／Ｆ部２４とを備える。

主デバイス１０と撮像デバイス２０とは、Ｉ／Ｆ部１４，２４に接続される例えばＵＳＢケーブル等の通信ケーブル１８を介して分離可能に接続される。しかし、主デバイス１０と撮像デバイス２０とは、有線通信ではなく、無線ＬＡＮ、Bluetooth（登録商標）、IrDA、Zigbee（登録商標）、特定小電力無線等の無線通信で接続されるようにしてもよいし、両者を一体的に構成してもよい。

次に、検査装置１を用いた検査方法について説明する。検査方法は、大別すると、事前の準備工程である検量線作成工程と、検査工程とからなる。検量線作成工程は、検査工程で用いる検量線を作成するための工程である。

検量線作成工程では、検査対象となるデジタル露光装置４とは別の、ＤＭＤ４１の照度が均一に調整されているデジタル露光装置４を用いる。このデジタル露光装置４は、検査対象となるデジタル露光装置４と同条件（搭載しているＤＭＤが同じ、露光条件が同じ、装置の型式が同じ等）であるのが好ましい。

図３に示す如く、まず、デジタル露光装置４のインターフェイスを用いてＤＭＤ４１に第１基準像のソース信号を入力し、この状態で、ＤＭＤ４１を出力させ、ＤＭＤ４１が形成した出力画像をデジタル露光装置４のｘｙテーブル４２に投射する（ステップ１）。これをｘｙテーブル４２に載置した撮像デバイス２０で撮像する（ステップ２）。またこのときに、照度センサや照度計（図示しない）等の照度測定手段を用いて露光の照度を測定しておく（ステップ３）。そして、撮像されたＤＭＤ４１の出力画像（第１基準像）を撮像デバイス２０の記憶部２３に記憶する（ステップ４）。ここで、第１基準像のソース信号は、各単位画素ブロックのＯＮ画素の画素数とＯＦＦ画素の画素数の比率が一定で、ＯＮ画素とＯＦＦ画素の配列が規則的である信号である。本実施形態においては、単位画素ブロックが２×２の４画素のブロックであり、ＯＮ画素の画素数とＯＦＦ画素の画素数の比率が３：１であることにより、第１基準像は、図５（ａ）に示す如く、各単位画素ブロックに対応した各単位露光領域Ｒに占める明（白、デジタル値１）の割合が７５％、暗（黒、デジタル値０）の割合が２５％の露光像である。

次に、デジタル露光装置４のインターフェイスを用いてＤＭＤ４１に第２基準像のソース信号を入力し、この状態で、ＤＭＤ４１を出力させ、ＤＭＤ４１が形成した出力画像をデジタル露光装置４のｘｙテーブル４２に投射する（ステップ５）。これを撮像デバイス２０で撮像する（ステップ６）。またこのときに、照度測定手段を用いて露光の照度を測定しておく（ステップ７）。そして、撮像されたＤＭＤ４１の出力画像（第２基準像）を撮像デバイス２０の記憶部２３に記憶する（ステップ８）。ここで、第２基準像のソース信号は、各単位画素ブロックのＯＮ画素の画素数とＯＦＦ画素の画素数の比率が一定で、ＯＮ画素とＯＦＦ画素の配列が規則的である信号である。本実施形態においては、単位画素ブロックが２×２の４画素のブロックであり、ＯＮ画素の画素数とＯＦＦ画素の画素数の比率が２：２であることにより、第２基準像は、図５（ｂ）に示す如く、各単位画素ブロックに対応した各単位露光領域Ｒに占める明（白、デジタル値１）の割合が５０％、暗（黒、デジタル値０）の割合が５０％の露光像である。

次に、記憶部２３に記憶された第１基準像及び第２基準像（イメージデータ）を撮像デバイス２０から主デバイス１０に転送して、主デバイス１０の記憶部１３に記憶する（ステップ９）。そして、演算部１２は、上述した画像解析ソフトを用いて第１基準像の二値（１，０）の面積率を測定する（ステップ１０）。デジタル露光装置４のＤＭＤ４１は、照度が均一に調整されているので、二値の面積率は、第１基準像のどの露光領域であっても、一定である。したがって、二値の面積率は、第１基準像の所定の露光領域から求めるようにしてもよいし、第１基準像の全体から求めるようにしてもよい。同様に、演算部１２は、第２基準像の二値（１，０）の面積率を測定する（ステップ１１）。

第１基準像及び第２基準像の二値の面積率の測定を終えると、演算部１２は、これらの二値の面積率と、ステップ３で測定した第１基準像の露光の照度と、ステップ７で測定した第２基準像の露光の照度の四つの測定値に基づき、図６（ａ）に示すような概念の検量線を作成し（ステップ１２）、作成した検量線データを（たとえば一次関数の形態で）記憶部１３に記憶する（ステップ１３）。この面積率－照度の検量線は、図６（ｂ）に示す如く、二値の面積率から照度を参照する（求める）ものである。

これらの準備作業を終え、これから検査作業に入っていく。検査工程は、検量線作成工程で用いたマスタのデジタル露光装置４から、検査対象となるデジタル露光装置４に切り替え、このデジタル露光装置４のｘｙステージ４２に撮像デバイス２０を載置することから始まる。

図４に示す如く、まず、デジタル露光装置４のインターフェイスを用いてＤＭＤ４１に検査用信号を入力し、この状態で、ＤＭＤ４１を出力させ、ＤＭＤ４１が形成した出力画像をデジタル露光装置４のｘｙテーブル４２に投射する（ステップ１）。これをｘｙテーブル４２に載置した撮像デバイス２０で撮像する（ステップ２）。そして、撮像されたＤＭＤ４１の出力画像（検査用露光像）を撮像デバイス２０の記憶部２３に記憶する（ステップ３）。ここで、検査用信号は、各単位画素ブロックのＯＮ画素の画素数とＯＦＦ画素の画素数の比率が一定で、ＯＮ画素とＯＦＦ画素の配列が規則的である信号である。本実施形態においては、図７（ａ）に示す如く、単位画素ブロックが２×２の４画素のブロックであり、ＯＮ画素の画素数とＯＦＦ画素の画素数の比率が３：１であることにより、検査用露光像は、図７（ｂ）に示す如く、各単位画素ブロックに対応した各単位露光領域Ｒに占める明（白、デジタル値１）の割合が７５％、暗（黒、デジタル値０）の割合が２５％の露光像である。すなわち、本実施形態においては、検査用信号は第１基準像のソース信号と同じであり、したがって、照度ムラが生じていなければ、検査用露光像は第１基準像と同じである。なお、図７（ａ）においては、ＯＮ画素（ＯＮ信号によりＯＮ状態に遷移したマイクロミラー３３ａ）を白で表し、ＯＦＦ画素（ＯＦＦ信号によりＯＦＦ状態に遷移したマイクロミラー３３ｂ）を網掛けで表す。

次に、記憶部２３に記憶された検査用露光像（イメージデータ）を撮像デバイス２０から主デバイス１０に転送して、主デバイス１０の記憶部１３に記憶する（ステップ４）。そして、演算部１２は、上述した画像解析ソフトを用いて検査用露光像の二値（１，０）の面積率を測定する（ステップ５）。具体的には、検査用露光像を単位露光領域Ｒと同じ大きさの複数の単位セルＣ，…に区分し、該単位セルＣごとに画像解析して１の値の総面積と０の値の総面積をそれぞれ求め、その比率を求める。図８は、単位セルＣを一つの行において１ピッチずつ移動し（図８（ａ）ないし（ｃ））、それぞれにおいて二値の面積率を求め、一つの行を終えると、次の行も同様に処理していく（図８（ｄ））ことを説明したものである。

また、演算部１２は、単位セルＣごとに二値の面積率を測定すると、検量線を用いて単位セルＣごとに照度を参照し、図９に占めすような概念の照度テーブルを作成する（ステップ６）。ＤＭＤ４１に照度ムラが生じている場合、照度が強くなるところでは、１の面積が大きくなり、二値の面積率は大きくなる一方、照度が弱くなるところでは、１の面積が小さくなり、二値の面積率は小さくなる。図９の照度テーブルの例では、「誤差」欄において、100よりも大きい単位セルＣでは、照度が強くなっており、100よりも小さい単位セルＣでは、照度が弱くなっていることがわかる。なお、本実施形態においては、１０８０×１９２０の画素数のＤＭＤ４１を用いており、また、単位セルＣは２×２の４画素の単位画素ブロックに対応しているため、単位セルＣの数すなわち照度テーブルの行は1080×1920/(2×2)=518,400まである。

そして、演算部１２は、必要に応じて、照度テーブルに基づき、照度マスキングデータを作成する（ステップ７）。照度マスキングデータとは、ＤＭＤ４１の出力に対する補正データであり、ＤＭＤ４１の照度分布を均一に補正するためのものである。図９の照度テーブルの例では、番号223,358～223,360、224,318～224,320の単位セルＣにおいて所定の許容範囲から外れる照度ムラが生じているため、これらの単位セルＣに対し、「誤差」が100となるようなマスキングデータを作成し、これらのデータをＤＭＤ４１の出力補正に用いることになる。なお、ＤＭＤ４１の出力補正は、ＤＭＤ４１の出力時（露光時）、該当する単位セルＣに対応した単位画素ブロックに対し、ＯＮ画素又はＯＦＦ画素の数を増減させたり、ＯＮ時間又はＯＦＦ時間を増減させるという方法で処理される。

以上のとおり、本実施形態に係るＤＭＤ４１の検査装置１及び検査方法によれば、各単位セルＣの二値の面積率から検量線を用いて求められる照度（所定の物理値）が所定の許容範囲内にある場合は、ＤＭＤ４１に照度ムラが生じていないと判断でき、他方、一部の照度が所定の許容範囲から外れている場合は、ＤＭＤ４１（の一部の領域）に照度ムラが生じていると判断できるか、ＤＭＤ４１（の一部の領域）に照度ムラが生じている可能性を疑うことができる。このように、単位セルＣごとに照度を所定の基準値と比較した結果（図９の照度テーブルでは、第１基準像の照度を基準値とし、この基準値に対する「誤差」を比較結果として表示している。）に基づいてＤＭＤ４１の照度ムラの有無を判断することができる。しかも、単位セルＣごとに二値の面積率を測定すればよいので、上記背景技術欄で説明した、ドットごとに上下及び左右の二箇所の幅を測定する検査方法に比べて、検査時間を大幅に短縮することができる。

また、本実施形態に係るＤＭＤ４１の検査装置１及び検査方法によれば、単位セルＣごとに照度を所定の基準値と比較した結果に基づいてＤＭＤ４１の出力補正に必要なデータを作成することができる。しかも、このデータ（マスキングデータ）は、ＤＭＤ４１の所定の画素ブロックを一単位とするものであり、ＤＭＤ４１の画素一つ一つの出力補正をするものではないため、ＤＭＤ４１の出力補正制御が簡素化され、ひいてはＤＭＤ４１の出力補正制御を迅速に行うことができ、露光処理の高速化を図ることができる。

＜第２実施形態＞
以下、本発明に係る空間光変調素子の検査装置及び検査方法の第２実施形態について、図１０ないし図１６を参酌して説明する。第１実施形態に係る検査装置及び検査方法は、ＤＭＤ４１の出力画像を検査媒体としたが、第２実施形態に係る検査装置及び検査方法は、ガラス基板の表面に金属薄膜層が形成され、その上にフォトレジスト層が積層された被露光材ＳをＤＭＤ４１により露光し、現像したものを検査媒体とする点で異なる。なお、第２実施形態において第１実施形態と同じないし共通する構成には同じ符号を付し、説明を省略することもある。

図１０及び図１１に示す如く、本実施形態に係る検査装置１は、主デバイス１０と、測定デバイス３０とを備え、主としてデジタル露光装置４に適用される。測定デバイス３０は、ＣＰＵを備えて構成される制御部３１と、デジタル露光装置４で露光され、現像された被露光材Ｓを載置するｘｙステージ３２と、ｘｙステージ３２をｘ方向及び／又はｙ方向に駆動するｘｙ駆動部３３と、ｘｙステージ３２の上方に位置し、ｘｙステージ３２に載置した被露光材Ｓの露光像Ｉの二値の面積率を測定する測定部３４と、測定部３４による測定結果等を記憶する記憶部３５と、Ｉ／Ｆ部３６とを備える。測定部３４は、濃度計あるいはドットメータと呼ばれるもので、透過型と反射型とがある。構造は特開昭５６－１５４６０４号公報や特開２００２－２１３９３３号公報に記載されているとおりであり、一般的な測定手段であるため、詳細な説明は省略する。

主デバイス１０と測定デバイス３０とは、Ｉ／Ｆ部１４，３６に接続される例えばＵＳＢケーブル等の通信ケーブル１８を介して分離可能に接続される。しかし、主デバイス１０と測定デバイス３０とは、有線通信ではなく、無線ＬＡＮ、Bluetooth（登録商標）、IrDA、Zigbee（登録商標）、特定小電力無線等の無線通信で接続されるようにしてもよいし、両者を一体的に構成してもよい。

次に、検査装置１を用いた検査方法について説明する。検量線作成工程では、検査対象となるデジタル露光装置４とは別の、ＤＭＤ４１の照度が均一に調整されているデジタル露光装置４を用いる。このデジタル露光装置４は、検査対象となるデジタル露光装置４と同条件（搭載しているＤＭＤが同じ、露光条件が同じ、装置の型式が同じ等）であるのが好ましい。

図１２に示す如く、まず、デジタル露光装置４のインターフェイスを用いてＤＭＤ４１に第１基準像のソース信号を入力し、この状態で、ＤＭＤ４１を出力させ、ＤＭＤ４１が形成した出力画像をデジタル露光装置４のｘｙテーブル４２に載置した被露光材Ｓに投射する（ステップ１）。またこのときに、照度センサや照度計（図示しない）等の照度測定手段を用いて露光の照度を測定しておく（ステップ２）。そして、露光された被露光材Ｓを現像する（ステップ３）。この被露光材Ｓの表面に形成された露光像Ｉが第１基準像となる。ここで、第１基準像のソース信号は、各単位画素ブロックのＯＮ画素の画素数とＯＦＦ画素の画素数の比率が一定で、ＯＮ画素とＯＦＦ画素の配列が規則的である信号である。本実施形態においては、単位画素ブロックが２×２の４画素のブロックであり、ＯＮ画素の画素数とＯＦＦ画素の画素数の比率が１：３であることにより、第１基準像は、図１４（ａ）に示す如く、各単位画素ブロックに対応した各単位露光領域Ｒに占めるドット（エッチングされない薄膜層部、デジタル値１）の割合が２５％の露光像である。

次に、デジタル露光装置４のインターフェイスを用いてＤＭＤ４１に第２基準像のソース信号を入力し、この状態で、ＤＭＤ４１を出力させ、ＤＭＤ４１が形成した出力画像をデジタル露光装置４のｘｙテーブル４２に載置した新たな被露光材Ｓに投射する（ステップ４）。またこのときに、照度測定手段を用いて露光の照度を測定しておく（ステップ５）。そして、露光された被露光材Ｓを現像する（ステップ６）。この被露光材Ｓの表面に形成された露光像Ｉが第２基準像となる。ここで、第２基準像のソース信号は、各単位画素ブロックのＯＮ画素の画素数とＯＦＦ画素の画素数の比率が一定で、ＯＮ画素とＯＦＦ画素の配列が規則的である信号である。本実施形態においては、単位画素ブロックが２×２の４画素のブロックであり、ＯＮ画素の画素数とＯＦＦ画素の画素数の比率が２：２であることにより、第２基準像は、図１４（ｂ）に示す如く、各単位画素ブロックに対応した各単位露光領域Ｒに占めるドット（エッチングされない薄膜層部、デジタル値１）の割合が５０％の露光像である。

次に、第１基準像が形成された被露光材Ｓをｘｙテーブル３２に載置してから、測定デバイス３０を用いて第１基準像の二値（１，０）の面積率を測定する（ステップ７）。デジタル露光装置４のＤＭＤ４１は、照度が均一に調整されているので、二値の面積率は、第１基準像のどの露光領域であっても、一定である。したがって、二値の面積率は、第１基準像の所定の露光領域から求めるようにしてもよいし、第１基準像の全体から求めるようにしてもよい。同様に、第２基準像が形成された被露光材Ｓをｘｙテーブル３２に載置してから、測定デバイス３０を用いて第２基準像の二値（１，０）の面積率を測定する（ステップ８）。

第１基準像及び第２基準像の二値の面積率の測定データは、測定デバイス３０から主デバイス１０に転送され、記憶部１３に記憶されるとともに、演算部１２は、これらの二値の面積率と、ステップ２で測定した第１基準像の露光の照度と、ステップ５で測定した第２基準像の露光の照度の四つの測定値に基づき、図１５（ａ）に示すような概念の検量線を作成し（ステップ９）、作成した検量線データを（たとえば一次関数の形態で）記憶部１３に記憶する（ステップ１０）。この面積率－照度の検量線は、図１５（ｂ）に示す如く、二値の面積率から照度を参照する（求める）ものである。

これらの準備作業を終え、これから検査作業に入っていく。検査工程は、検量線作成工程で用いたマスタのデジタル露光装置４から、検査対象となるデジタル露光装置４に切り替え、このデジタル露光装置４のｘｙステージ４２に被露光材Ｓを載置することから始まる。

図１３に示す如く、まず、デジタル露光装置４のインターフェイスを用いてＤＭＤ４１に検査用信号を入力し、この状態で、ＤＭＤ４１を出力させ、ＤＭＤ４１が形成した出力画像をデジタル露光装置４のｘｙテーブル４２に載置した被露光材Ｓに投射する（ステップ１）。そして、露光された被露光材Ｓを現像する（ステップ２）。この被露光材Ｓの表面に形成された露光像Ｉが検査用露光像となる。ここで、検査用信号は、各単位画素ブロックのＯＮ画素の画素数とＯＦＦ画素の画素数の比率が一定で、ＯＮ画素とＯＦＦ画素の配列が規則的である信号である。本実施形態においては、図１６（ａ）及び（ｂ）に示す如く、単位画素ブロックが２×２の４画素のブロックであり、ＯＮ画素の画素数とＯＦＦ画素の画素数の比率が１：３であることにより、検査用露光像は、図１６（ｃ）に示す如く、各単位画素ブロックに対応した各単位露光領域Ｒに占めるドット（エッチングされない薄膜層部、デジタル値１）の割合が２５％の露光像である。すなわち、本実施形態においては、検査用信号は第１基準像のソース信号と同じであり、したがって、照度ムラが生じていなければ、検査用露光像は第１基準像と同じである。なお、図１６（ａ）においては、ＯＮ画素（ＯＮ信号によりＯＮ状態に遷移したマイクロミラー３３ａ）を白で表し、ＯＦＦ画素（ＯＦＦ信号によりＯＦＦ状態に遷移したマイクロミラー３３ｂ）を網掛けで表す。

次に、検査用露光像が形成された被露光材Ｓをｘｙテーブル３２に載置してから、測定デバイス３０を用いて検査用露光像の二値（１，０）の面積率を測定する（ステップ３）。具体的には、検査用露光像を単位露光領域Ｒと同じ大きさの複数の単位セルＣ，…に区分し、該単位セルＣごとに測定部３４により１の値の総面積と０の値の総面積をそれぞれ求め、その比率を求める。

検査用露光像の単位セルＣごとの二値の面積率の測定データは、測定デバイス３０から主デバイス１０に転送され、記憶部１３に記憶されるとともに、演算部１２は、検量線を用いて単位セルＣごとに照度を参照し、図９に占めすような概念の照度テーブルを作成する（ステップ４）。ＤＭＤ４１に照度ムラが生じている場合、照度が強くなるところでは、１の面積が大きくなり、二値の面積率は大きくなる一方、照度が弱くなるところでは、１の面積が小さくなり、二値の面積率は小さくなる。

そして、演算部１２は、必要に応じて、照度テーブルに基づき、照度マスキングデータを作成する（ステップ５）。

このように、本実施形態に係るＤＭＤ４１の検査装置１及び検査方法は、検査媒体が異なり、このための構成が異なるだけであり、実質的には、第１実施形態に係る検査装置１及び検査方法と同じである。したがって、本実施形態に係るＤＭＤ４１の検査装置１及び検査方法によっても、第１実施形態に係る検査装置１及び検査方法が奏する上述の作用効果を奏する。

なお、本発明に係る空間光変調素子の検査装置及び検査方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

たとえば、上記第１及び第２実施形態においては、空間光変調素子として、反射型の空間光変調素子であって、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）タイプの空間光変調素子であるＤＭＤを用いた露光装置を対象とした。しかし、本発明においては、透過型の空間光変調素子を用いた露光装置であってもよく、また、反射型液晶素子、透過型液晶素子、電気光学効果により透過光を変調する光学素子（ＰＬＺＴ素子）等、ＭＥＭＳタイプ以外の空間光変調素子を用いた露光装置であってもよい。また、ＭＥＭＳタイプであっても、ＤＭＤ以外に、反射回折格子型（ＧＬＶ）、干渉型の空間光変調素子を用いた露光装置であってよい。

また、上記第１及び第２実施形態においては、全体的に各単位画素ブロックのＯＮ画素の画素数とＯＦＦ画素の画素数の比率が一定である検査用信号を用いた。しかし、検査用信号は、一部において比率が一定であり、他の一部において異なる比率で比率が一定であるといった、それぞれにおいて比率は一定であるが、互いに比率が異なる複数のパターンで構成されるものであってもよい。

また、上記第１及び第２実施形態においては、単位セルＣは、単位画素ブロックに対応した単位露光領域Ｒと同じ大きさに設定した。しかし、単位セルの大きさは適宜設定し得るものである。たとえば、図１７（ａ）に示す単位セルＣは、単位露光領域Ｒの４倍の大きさであり、図１７（ｂ）に示す単位セルＣは、単位露光領域Ｒの９倍の大きさであり、図１７（ｃ）に示す単位セルＣは、単位露光領域Ｒの２．２５倍の大きさであり、図１７（ｄ）に示す単位セルＣは、１２．２５倍の大きさである。このように、単位セルＣの大きさが大きくなるほど、二値の面積率の測定回数が減り、検査時間を短縮することができる。ただし、単位セルＣの大きさがあまりに大きいと、検査精度の低下につながるおそれがあるので、単位セルＣの大きさは適切なものに設定されることになる。

また、上記第１及び第２実施形態においては、単位セルＣは、第１基準像の二値の面積率と同じになるよう設定した。しかし、どのような二値の面積率の単位セルにするか（すなわち、所定の基準値をいくらにするか）は適宜設定し得るものである。たとえば、図１７（ｃ）及び図１７（ｄ）に示す単位セルＣは、第１基準像の二値の面積率とは異なるものである。

また、単位セルの大きさを適宜設定し得るということは、図１８に示す検査方法を実施することができる。本検査方法は、ＤＭＤ４１全面（有効面）を第１単位セルという大きな網で検査し、照度ムラがあるあるいは照度ムラが疑われる場合は、該当領域を第１単位セルよりも小さい大きさの第２単位セルという細かい網で検査する方法である。これにより、ＤＭＤ４１全面を初めから細かい網で検査する場合に比べて、検査時間を大幅に短縮することができる。第１単位セルと第２単位セルは、いずれも単位画素ブロックに対応した単位露光領域Ｒ以上の大きさであり、かつ、後者が前者よりも小さいという条件を満たしさえすれば、それぞれ独立して任意の大きさや面積率等を設定することができる。なお、本検査方法は、図４のフローチャートのステップ５以降に適用されるもので、ステップ５及び７、ステップ６及び８、ステップ１０は、図４のステップ５、ステップ６、ステップ７と同様の内容である。該当領域が複数存在する場合は（ステップ９がＹＥＳ）、その領域の数だけステップ７及び８が繰り返される。本検査方法は、図１３のフローチャートのステップ３以降にも適用できることはいうまでもない。

また、上記第１及び第２実施形態においては、露光時に照度を測定し、これを用いて検量線を作成するものであった。しかし、照度を測定することはせず、第１基準像及び第２基準像に対してそれぞれ適当な照度の値を設定した上で、これを用いて検量線を作成するようにしてもよい。

また、上記第１及び第２実施形態においては、準備工程として検量線作成工程を行って、検量線を作成した。しかし、検量線データは検査装置のメーカ等がマスタデータとして用意し、最初からあるいはダウンロードする等して検査装置に導入されるものであってもよい。この場合は、検量線作成工程は不要となる。また、検量線データの提供ではなく、第１露光像及び第２露光像（イメージデータ）や、第１露光像及び第２露光像（被露光材）をマスタとして、メーカ等から提供してもらうようにしてもよい。

また、上記第１及び第２実施形態においては、比較対象は、検量線から求められる照度であった。しかし、比較対象は、二値の面積率であってもよい。この場合は、検量線作成工程は不要となり、図１９に示すような面積率テーブルが作成される（図１９の面積率テーブルでは、第１基準像の二値の面積率を基準値とし、この基準値に対する「誤差」を比較結果として表示している。）。

また、上記第１及び第２実施形態においては、比較の基準値は、基準像から取得した。これは、データベース像から基準像を生成し、基準像と検査対象の像とを比較することで、検査を行うというダイ・ツー・データベース（Die To Database）検査と同様の手法である。しかし、比較の基準値は、検査用露光像から取得してもよい。具体的には、任意の単位セルＣの二値の面積率又は照度を基準値としてもよく、たとえば、各単位セルＣの二値の面積率又は照度のうちの最大値（図９、図１９の例でいえば、番号47,172又は番号518,399の単位セルＣの二値の面積率又は照度）や、所定の閾値を超える任意の単位セルＣの二値の面積率又は照度を基準値とすることができる。これは、ダイ・ツー・ダイ（Die To Die）検査と同様の手法である。また、たとえば、各単位セルＣの二値の面積率の平均値又は照度の平均値を基準値としたり、各単位セルＣの二値の面積率又は照度の分布曲線に関連する値（たとえば偏差値）を基準値とすることもできる。

また、上記第１及び第２実施形態においては、露光装置に組み込まれた空間光変調素子を検査するものであった。しかし、空間光変調素子単体を検査するものであってもよい。

また、上記第１及び第２実施形態においては、単位セルＣの「誤差」が許容範囲を外れたものに対し、マスキングデータを作成して出力補正を行うようにするとともに、出力補正の方法として、該当する単位セルＣに対応した単位画素ブロックに対し、ＯＮ画素又はＯＦＦ画素の数を増減させたり、ＯＮ時間又はＯＦＦ時間を増減させるという方法を適用した。しかし、どのような単位セルにどのようなマスキングデータを作成するかは適宜設定ないし選択することができ、また、出力補正の方法も、既に公知になっている各種の方法を採用することができる。

また、本発明に係る検出装置の機能、特性、効果を少なくとも維持するようにした状態でダウンサイジング及び／又はユニット化した装置構成を、例えば、マスクレス露光装置、直描装置などのＤＭＤを露光エンジンとする装置へ内蔵することで、装置の光学系のイニシャライズの際に自己診断機能として活用することも可能であり、ＤＭＤを露光エンジンとする装置の定期メンテナンスへの活用も期待できる。その際には、露光光学系と検査光学系を独立してもよいし、併用してもよい。記憶部も独立、併用のどちらでも可能である。

１…検査装置、１０…主デバイス、１１…制御部、１２…演算部、１３…記憶部、１４，１５…Ｉ／Ｆ部、１６…画像表示部、１７…ＰＤ、１８…通信ケーブル、２０…撮像デバイス、２１…制御部、２２…撮像部、２３…記憶部、２４…Ｉ／Ｆ部、３０…測定デバイス、３１…制御部、３２…ｘｙステージ、３３…ｘｙ駆動部、３４…測定部、３５…記憶部、３６…Ｉ／Ｆ部、４…デジタル露光装置、４０…光源、４１…ＤＭＤ、４２…ｘｙステージ、Ｃ…単位セル、Ｉ…露光像、Ｒ…単位露光領域、Ｓ…被露光材

Claims (6)

1. 各単位画素ブロックのＯＮ画素の画素数とＯＦＦ画素の画素数の比率が一定である検査用信号を空間光変調素子に入力して得られる検査用露光像を記憶する記憶部と、
   前記検査用露光像を前記単位画素ブロックに対応した露光領域以上の大きさの複数の単位セルに区分し、該単位セルごとに二値の面積率を測定する測定部と、
   前記単位セルごとに前記二値の面積率又は前記二値の面積率と相関性を有する所定の物理値を所定の基準値と比較する演算部とを備える
   空間光変調素子の検査装置。
2. 前記演算部は、前記単位セルごとに前記二値の面積率又は前記所定の物理値が一定になるようにするための前記空間光変調素子の出力補正データを前記比較結果に基づいて作成する
   請求項１に記載の空間光変調素子の検査装置。
3. 前記記憶部は、前記二値の面積率と前記空間光変調素子の照度との相関性を示す検量線データを記憶しており、
   前記演算部は、前記単位セルごとに前記検量線を用いて照度を参照し、該照度を前記所定の基準値と比較する
   請求項１又は請求項２に記載の空間光変調素子の検査装置。
4. 前記空間光変調素子は、光源から照射された光を反射して出力するデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）である
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の空間光変調素子の検査装置。
5. 各単位画素ブロックのＯＮ画素の画素数とＯＦＦ画素の画素数の比率が一定である検査用信号を空間光変調素子に入力して得られる検査用露光像を用意し、
   該検査用露光像を前記単位画素ブロックに対応した露光領域以上の大きさの複数の単位セルに区分し、該単位セルごとに二値の面積率を測定し、
   前記単位セルごとに前記二値の面積率又は前記二値の面積率と相関性を有する所定の物理値を所定の基準値と比較し、
   該比較結果に基づいて前記空間光変調素子の照度ムラの有無を判断する
   空間光変調素子の検査方法。
6. 各単位画素ブロックのＯＮ画素の画素数とＯＦＦ画素の画素数の比率が一定である検査用信号を空間光変調素子に入力して得られる検査用露光像を用意し、
   該検査用露光像を前記単位画素ブロックに対応した露光領域以上の大きさの複数の第１単位セルに区分し、該第１単位セルごとに二値の面積率を測定し、
   前記第１単位セルごとに前記二値の面積率又は前記二値の面積率と相関性を有する所定の物理値を所定の基準値と比較し、
   該比較結果に基づいて前記空間光変調素子の照度ムラの有無を判断し、
   前記空間光変調素子の一部の領域に照度ムラが生じていると認められる場合あるいは前記空間光変調素子の前記一部の領域に照度ムラが生じている可能性が疑われる場合、前記空間光変調素子の前記一部の領域に対応した前記検査用露光像の該当領域を前記第１単位セルよりも小さい大きさの複数の第２単位セルに区分し、該第２単位セルごとに二値の面積率を測定し、
   前記第２単位セルごとに前記二値の面積率又は前記二値の面積率と相関性を有する所定の物理値を所定の基準値と比較し、
   該比較結果に基づいて前記空間光変調素子の前記一部の領域の照度ムラの有無を判断する
   空間光変調素子の検査方法。

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